内容正文:
专题03 正方形重难点题型
(七大题型)
【题型1 利用正方形的性质求角度】
【题型2 根据正方形的性质求线段长】
【题型3 正方形与折叠】
【题型4 添一条件使四边形是正方形】
【题型5 正方形的性质与判定综合】
【题型6 正方形中最值问题】
【题型7 正方形中动点问题】
题型6 复合二次根式的化简
【题型1 利用正方形的性质求角度】
1.如图,在菱形中,.要使菱形为正方形,则是( )
A. B. C. D.
2.如图,点是正方形对角线上一点,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
3.如图,四边形是正方形,是等边三角形,则的度数为( )
A. B. C. D.
4.如图,在正方形中,延长到点,使,连接交于点,则度数为( )
A. B. C. D.
5.如图,在正方形的外侧,作等边,连接,,则的度数为( )
A. B. C. D.
6.如图,在正方形中,点在对角线上,连接并延长交于点,连接,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
【题型2 根据正方形的性质求线段长】
7.如图,在正方形中,点E是边的中点,连接,点F是的中点,连接并延长,交边于点G,点H在边上,已知,则的长为( )
A.4 B. C. D.6
8.在正方形中,两条对角线相交于点,点是上一点,连接,若,则的长为( )
A. B. C. D.
9.如图,两个正方形的面积分别是64和49,则的长为( )
A. B. C.17 D.15
10.我国汉代数学家赵爽为《周髀算经》一书作序时介绍了“勾股圆方图”,亦称“赵爽弦图”.如图.四个全等的直角三角形拼成大正方形,中空的部分是小正方形,连接.若正方形的面积为10,,则的长为( )
A.5 B. C.10 D.
11.如图,已知正方形的边长为3,点E,F,G,H分别为正方形各边上一点,若,则的长为( )
A. B. C. D.
【题型3 正方形与折叠】
12.如图,现有一块边长为2的正方形毛巾,将其一角折叠至毛巾的中心位置,折痕的长为( )
A.2 B. C.1 D.
13.如图,正方形中,,为边上一动点(不与,重合).将沿翻折至,延长交于点,刚好是边的三等分点,则的长为( )
A. B.3 C.2或3 D.或3
14.如图,先将正方形纸片对折,折痕为,再一次折叠纸片,使点B落在上的点H处,折痕为,则的度数为( )
A. B. C. D.
15.如图,边长为2的正方形的对角线与相交于点是边上一点,是上一点,连接.若与关于直线对称,则的长为( )
A. B. C. D.
16.取一张边长为的正方形纸片,按如图所示的方法折叠两次,则线段的长为( )
A. B. C. D.
【题型4 添一条件使四边形是正方形】
17.在四边形中,,如果添加一个条件,即可得出四边形是正方形,那么这个条件可以是( )
A. B. C. D.
18.如图,若四边形是平行四边形,则下列结论中错误的是( )
A.当时,它是菱形 B.当时,它是矩形
C.当时,它是矩形 D.当时,它是正方形
19.如图,在中,对角线相交于点O,若,添加下列条件,能使成为正方形的是( )
A. B. C. D.
20.在平行四边形的复习课上,小明绘制了如下知识框架图,箭头处添加条件错误的是( )
A.①:对角线相等B.②:对角互补 C.③:一组邻边相等 D.④:有一个角是直角
21.如图,已知四边形是平行四边形,添加以下条件,不能判定四边形是正方形的是( )
A., B.,
C. , D. ,
【题型5 正方形的性质与判定综合】
22.如图,在五边形中,,,,,连结,.若,则的面积为( )
A.15 B.20 C.25 D.30
23.如图,是我国汉代数学家赵爽为了证明勾股定理构造的图形,后人称之为“赵爽弦图”.该图形由四个全等的直角三角形拼接而成,若,,则四边形的面积为( )
A. B. C. D.
24.如图,点E是正方形对角线上一点,过E作交于F,连接,若,,则的长为( )
A. B. C. D.
25.如图,正方形的对角线相交于点,点在边上,点在上,过点作,垂足为点,若,,则的长为( )
A. B.2 C. D.3
26.如图,正方形的边长为12,,分别为,边上的点,且,,分别为,边上的点,且交,于点,,则的长为( )
A.6 B. C. D.
【题型6 正方形中最值问题】
27.如图,正方形中,边长为8,E为线段上一点,将沿翻折到,连接,则的最小值为( ).
A. B. C. D.
28.如图,在矩形中,,动点分别在对角线上(点在点左侧),连接,若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
29.如图,在边长为4的正方形中,E是边上的一点.若,Q为对角线上的动点,则周长的最小值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
30.如图,正方形的面积为18,点E在正方形内,是等边三角形,在对角线上有一点P,使的值最小,则这个最小值为( )
A. B. C.9 D.
31.如图,正方形的边长为,是边上的动点,以为边向左作正方形,连接,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【题型7 正方形中动点问题】
32.如图,在矩形中,,点与点同时出发,点从点出发向点运动,运动到点停止,点从点出发向点运动,运动到点停止,点,的速度都是,连接,设点的运动时间为.
(1)求当为何值时,四边形是正方形;
(2)求当为何值时,;
33.如图,在四边形中,,,,,,点P从A点出发,以的速度向D运动,点Q从C点同时出发,以的速度向B运动,规定其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止运动.
(1)从运动开始,两点运动多长时间时,?
(2)从运动开始,是否存在某个时间,使得四边形恰好为正方形?若存在,求出运动的时间;若不存在,说明理由.
34.在边长为4的正方形中,
(1)如图1,若点从点向点运动,点从点向点运动,它们运动速度相同,当点运动到点时停止运动,点也随之停止运动.
①求证:;
②当点运动到何处时,?请加以证明.
(2)如图2,若点从点向点运动,点从点向点运动,它们运动速度相同,当点达到点时停止运动,点也随之停止运动. 在整个运动过程中,与的交点为,请求出的最小值.
35.如图,在四边形中,,,,,动点P从点A出发,以的速度向点B运动,同时动点Q从点C出发,以的速度向点D运动,其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止运动,设运动时间为t秒.
(1)当四边形是平行四边形时,求t的值;
(2)当________时,四边形是矩形;若且点Q的移动速度不变,要使四边形能够成为正方形,则P点移动速度是________;
(3)在点P、Q运动过程中,若四边形能够成为菱形,求的长度.
36.如图,在四边形中,,,,.点从点出发,沿方向运动到点,点从点出发,沿方向运动到点,点,的速度均为每秒1个单位长度.设点,的运动时间为(秒).
(1)求与之间的距离;
(2)求当为何值时,四边形是平行四边形,并求此时四边形的面积;
(3)分别过点,作于点,于点,若以,,,四个点为顶点的四边形是正方形,求的值.
37.如图,点是正方形的边的中点,正方形的边长为,点按的顺序在正方形的边上以每秒的速度做匀速运动,设点的运动时间为,的面积为.
(1)直接写出点运动时,的面积;
(2)在点P运动2至4这段时间内,求y与x的函数关系式.
38.如图1,已知在正方形中,点E、F分别在边、上运动.
【尝试探究】
(1)如图1,当点E、F分别在边、上运动,时,探究、和的数量关系,并说明理由;
【模型建立】
(2)如图2,当点E、F分别在射线、上运动,时,(1)中的结论是否成立?若成立请加以说明;若不成立,请写出它们的数量关系并加以说明;
【模型应用】
(3)如图3,已知是边长为5的等边三角形,,,以D为顶点作一个60°角,使其角的两边分别交边、于点E、F,连接,求的周长.
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专题03 正方形重难点题型
(七大题型)
【题型1 利用正方形的性质求角度】
【题型2 根据正方形的性质求线段长】
【题型3 正方形与折叠】
【题型4 添一条件使四边形是正方形】
【题型5 正方形的性质与判定综合】
【题型6 正方形中最值问题】
【题型7 正方形中动点问题】
题型6 复合二次根式的化简
【题型1 利用正方形的性质求角度】
1.如图,在菱形中,.要使菱形为正方形,则是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查正方形的判定,根据“有一个角是直角的菱形是正方形”,再根据正方形对角线平分一组对角即可解答.
【详解】解:∵四边形是菱形,,
当时,则菱形是正方形,
∴,即.
故选:B.
2.如图,点是正方形对角线上一点,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】本题考查的是正方形的性质.由正方形的性质可得,,证明的度数,再利用三角形的外角性质可得答案.
【详解】解:∵正方形,
∴,,
∵,
∴,
∴,
故选:B.
3.如图,四边形是正方形,是等边三角形,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】本题考查了正方形的性质,等边三角形的性质,三角形内角和性质,正确掌握相关性质内容是解题的关键.先根据四边形是正方形,得,,又因为是等边三角形,则,故,同理得,即可作答.
【详解】解:∵四边形是正方形,
∴,,
∵是等边三角形,
∴,,
∴,
则,
则,
同理得,
∴,
故选:D
4.如图,在正方形中,延长到点,使,连接交于点,则度数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查正方形的性质,等边对等角,解题的关键是掌握正方形的性质;根据正方形的性质及已知条件可求得的度数,从而根据外角的性质可求得的度数.
【详解】解:∵四边形是正方形,,
∴
∴,,
∴.
故选:A.
5.如图,在正方形的外侧,作等边,连接,,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题主要考查正方形的性质,等边三角形的性质,等腰三角形的判定和性质,解决此题的关键是判断出是等腰三角形;根据正方形和等边三角形的性质,得到,判断出是等腰三角形,算出其底角的度数,进而利用得到答案即可.
【详解】解:∵在正方形的外侧,作等边,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
故选:A.
6.如图,在正方形中,点在对角线上,连接并延长交于点,连接,若,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题主要考查了正方形的性质,全等三角形的性质与判定,三角形内角和定理,由正方形的性质可推出的度数,再证明得到的度数,进而求出的度数,再由三角形内角和定理可得答案.
【详解】解:∵四边形是正方形,
∴,,
∴;
又∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
故选:A.
【题型2 根据正方形的性质求线段长】
7.如图,在正方形中,点E是边的中点,连接,点F是的中点,连接并延长,交边于点G,点H在边上,已知,则的长为( )
A.4 B. C. D.6
【答案】C
【分析】本题主要考查了正方形的性质,勾股定理,全等三角形的判定和性质等知识点,熟练掌握其性质并能正确得出的长是解决此题的关键.
根据正方形的性质以及中点的性质可证明,再利用全等三角形的性质和勾股定理解答即可.
【详解】解:∵四边形是正方形,
∴,
∴,
∵点E为的中点,,
∴,
∵F是的中点,
∴,
在与中,
,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
故选:C.
8.在正方形中,两条对角线相交于点,点是上一点,连接,若,则的长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了正方形的性质、勾股定理、直角三角形的性质,熟练掌握相关知识点是解题的关键.作于点,根据正方形的性质得到,,,得出是等腰直角三角形,再由得到,,最后在利用勾股定理即可求解.
【详解】解:如图,作于点,
∵正方形,
∴,,,
∴是等腰直角三角形,
又∵,
∴,,
∵,
∴,
∴.
故选:A.
9.如图,两个正方形的面积分别是64和49,则的长为( )
A. B. C.17 D.15
【答案】C
【分析】本题考查了勾股定理,正方形的性质,大正方形的边长为,小正方形的边长为,由勾股定理得,即可求解.
【详解】解:设大正方形的边长为,小正方形的边长为,
,,
∴(舍负)
,
故选:C.
10.我国汉代数学家赵爽为《周髀算经》一书作序时介绍了“勾股圆方图”,亦称“赵爽弦图”.如图.四个全等的直角三角形拼成大正方形,中空的部分是小正方形,连接.若正方形的面积为10,,则的长为( )
A.5 B. C.10 D.
【答案】D
【分析】本题考查了正方形的性质、全等三角形的判定与性质,证明得出,再结合正方形的面积公式即可得出答案.
【详解】解:依题意,,
∴,
∵,
∴,
∵四边形为正方形,
∴,
∴,
∵,,
∴,
∴,
∵正方形的面积为10,
∴,
故选:D
11.如图,已知正方形的边长为3,点E,F,G,H分别为正方形各边上一点,若,则的长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】本题考查了正方形的性质,全等三角形的判定和性质,勾股定理.先求得,,推出,求得,再证明,再利用勾股定理求解即可.
【详解】解:∵正方形的边长为3,,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴,
故选:C.
【题型3 正方形与折叠】
12.如图,现有一块边长为2的正方形毛巾,将其一角折叠至毛巾的中心位置,折痕的长为( )
A.2 B. C.1 D.
【答案】B
【分析】本题考查了正方形的性质与判定、折叠的性质,勾股定理,掌握知识点是解题的关键.
根据正方形的性质得到,由折叠的性质得到,根据等腰三角形的性质得到,推出,同理,得到四边形是正方形,根据正方形的性质得到,于是得到结论.
【详解】解:如图,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
由折叠的性质得,,
,
,
同理,
∴四边形是正方形,
∴.
故选B.
13.如图,正方形中,,为边上一动点(不与,重合).将沿翻折至,延长交于点,刚好是边的三等分点,则的长为( )
A. B.3 C.2或3 D.或3
【答案】D
【分析】根据正方形的性质和折叠的性质,证明,进而得到,由是的三等分点可得或,则可求出的长,在中有勾股定理建立方程求解即可.
【详解】解:连接,
由正方形和折叠的性质可得,且,
,
,
,
当点G是靠近点B的三等分点时,
,
,
设,则,,
在中,由勾股定理得:,
解得:,即.
当点G是靠近点C的三等分点时,
,
,
设,则,,
在中,由勾股定理得:,
解得:,即.
故选:D.
【点睛】本题考查正方形的性质、折叠的性质、三角形全等的判定和性质、勾股定理等知识,解题的关键是掌握以上知识点.
14.如图,先将正方形纸片对折,折痕为,再一次折叠纸片,使点B落在上的点H处,折痕为,则的度数为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题主要考查的是翻折的性质、线段垂直平分线的性质、等边三角形的性质和判定、等腰三角形的性质.由翻折的性质得到,垂直平分,证明是等边三角形,得到,可得,结合计算出,从而可得.
【详解】解:由翻折的性质可知:,垂直平分,
∴,
∴,
∴是等边三角形,
∴.
∴.
∵,
∴.
∴.
故选:A.
15.如图,边长为2的正方形的对角线与相交于点是边上一点,是上一点,连接.若与关于直线对称,则的长为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据正方形的性质可求出的长,根据轴对称的性质可得,再根据求解即可.
【详解】解:正方形的边长为2,
∴,
∴,
∴,
∵与关于直线对称,
∴,
∴;
故选:C.
【点睛】本题考查了正方形的性质和折叠的性质,属于基础题型,熟练掌握正方形的性质和折叠的性质是解题的关键.
16.取一张边长为的正方形纸片,按如图所示的方法折叠两次,则线段的长为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据折叠(垂直平分线)的性质,直角三角形的性质,全等三角形的性质即可求解.
【详解】解:边长为的正方形纸片,
∴第一次折叠后,在中,,,
第二次折叠后,是的角平分线,根据折叠的性质得,,
∴,
∴是等腰直角三角形,,
,
∴,
∵,
∴线段的长为,
故选:.
【点睛】本题主要考查正方形与折叠的综合,掌握折叠的性质,直角三角形的性质,全等三角形的性质是解题的关键.
【题型4 添一条件使四边形是正方形】
17.在四边形中,,如果添加一个条件,即可得出四边形是正方形,那么这个条件可以是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】本题考查了正方形的判定,菱形的判定与性质,根据正方形的判定可得出结论.
【详解】解:∵,
∴四边形是菱形,
若添加,则该四边形是正方形.
故选:A.
18.如图,若四边形是平行四边形,则下列结论中错误的是( )
A.当时,它是菱形 B.当时,它是矩形
C.当时,它是矩形 D.当时,它是正方形
【答案】D
【分析】根据矩形的判定、菱形的判定、正方形的判定可得出答案.
【详解】解:四边形是平行四边形,
当,平行四边形是菱形,故选项A正确,不符合题意;
当,平行四边形是矩形,故选项B正确,不符合题意;
当,平行四边形是矩形,故选项C正确,不符合题意;
当,平行四边形是菱形,但不一定是正方形,故选项D错误,符合题意;
故选:D
【点睛】本题考查矩形的判定、菱形的判定、正方形的判定,解答本题的关键是明确它们各自的判定方法.
19.如图,在中,对角线相交于点O,若,添加下列条件,能使成为正方形的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据矩形的判定和正方形的判定即可得到答案.
【详解】解:∵在中,对角线相交于点O,若,
∴四边形是矩形,
四个选项给出的条件中,只有当时,四边形是正方形.
故选:C
【点睛】此题考查了矩形的判定和正方形的判定,熟练掌握正方形的判定是解题的关键.
20.在平行四边形的复习课上,小明绘制了如下知识框架图,箭头处添加条件错误的是( )
A.①:对角线相等 B.②:对角互补 C.③:一组邻边相等 D.④:有一个角是直角
【答案】B
【分析】由矩形,菱形,正方形的判定,即可判断.
【详解】解:A、对角线相等的平行四边形是矩形,故A正确,不符合题意;
B、对角互补的矩形不一定是正方形,错误,故B符合题意;
C、一组邻边相等的平行四边形是菱形,正确,故C不符合题意;
D、有一个角是直角的菱形是正方形,正确,故D不符合题意.
故选:B.
【点睛】本题考查矩形,菱形,正方形的判定,关键是熟练掌握矩形,菱形,正方形的判定方法.
21.如图,已知四边形是平行四边形,添加以下条件,不能判定四边形是正方形的是( )
A., B.,
C. , D. ,
【答案】D
【分析】本题考查了正方形的判定.熟练掌握正方形的判定方法是解题的关键.
根据正方形的判定方法逐一判断即可求解.
【详解】∵是平行四边形,∴添加以下条件,
A. ,,能判定四边形是正方形;
B. ,,能判定四边形是正方形;
C. ,,能判定四边形是正方形;
D. ,,只能判定四边形是菱形,不能判定四边形是正方形.
故选:D.
【题型5 正方形的性质与判定综合】
22.如图,在五边形中,,,,,连结,.若,则的面积为( )
A.15 B.20 C.25 D.30
【答案】A
【分析】此题考查了正方形的性质和判定,解题的关键是证明出四边形是正方形.
延长,交于点F,首先证明出四边形是正方形,得到,,求出,,然后利用的面积代数求解即可.
【详解】如图所示,延长,交于点F,
∵
∴四边形是矩形
∵
∴四边形是正方形
∴,
∵,,
∴,
∴的面积
.
故选:A.
23.如图,是我国汉代数学家赵爽为了证明勾股定理构造的图形,后人称之为“赵爽弦图”.该图形由四个全等的直角三角形拼接而成,若,,则四边形的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】先利用勾股定理求出的长,再证明四边形是正方形,即可作答.
【详解】在中,,,则:,
∵,,,全等,
∴,,
∴,
同理可得:,
∴,
又∵,
∴,
∴四边形是正方形,
则四边形面积为:,
故选:B.
【点睛】本题考查了全等三角形的性质,勾股定理,正方形的判定与性质等知识,掌握全等三角形的性质是解答本题的关键.
24.如图,点E是正方形对角线上一点,过E作交于F,连接,若,,则的长为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】过点E作于点H,证明四边形是正方形,可得,在中,由勾股定理可得,进而可求得正方形的边长,再根据勾股定理可求解.
【详解】解:过点E作EH⊥BC于点H,
∵四边形ABCD是正方形,
∴,,,
∵,
∴,
∴四边形是矩形,
∵,,
∴,
∴四边形是正方形,
∴,
∴,
,
,
∴,
,
,
∴,
故选:D.
【点睛】本题考查了正方形的判定及性质,勾股定理的应用,熟练掌握正方形的判定及性质,正确作出辅助线利用勾股定理是解题的关键.
25.如图,正方形的对角线相交于点,点在边上,点在上,过点作,垂足为点,若,,则的长为( )
A. B.2 C. D.3
【答案】B
【分析】本题考查了正方形的判定与性质、全等三角形的判定与性质、等腰直角三角形的判定与性质,由正方形的性质可得,,,,,作于,延长交于,作于,证明四边形为矩形得出,证明四边形为正方形,得出,从而得出,证明,得出,再证明为等腰直角三角形,即可得解,熟练掌握以上知识点并灵活运用,添加适当的辅助线是解此题的关键.
【详解】解:∵四边形是正方形,
∴,,,,,
如图,作于,延长交于,作于,
,
则,
∴四边形、为矩形,
∴,
∵,
∴为等腰直角三角形,
∴,
∴四边形为正方形,
∴,
∴,即,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∵,
∴为等腰直角三角形,
∴.
故选:B.
26.如图,正方形的边长为12,,分别为,边上的点,且,,分别为,边上的点,且交,于点,,则的长为( )
A.6 B. C. D.
【答案】C
【分析】由勾股定理可求AE的长,通过证明四边形AFCE是平行四边形,可得,即可求解.
【详解】解:正方形的边长为12,
,,
,
,
四边形是平行四边形,
,,
,
,
,
,
故选:.
【点睛】本题考查了正方形的性质,平行四边形的判定和性质,勾股定理,利用面积法求GH的长是本题的关键.
【题型6 正方形中最值问题】
27.如图,正方形中,边长为8,E为线段上一点,将沿翻折到,连接,则的最小值为( ).
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】该题考查了正方形的性质,折叠的性质,勾股定理等知识点,连接,根据正方形的性质和勾股定理求出,根据折叠可得,则,即可得出当点三点共线时,最小,的最小值为.
【详解】解:连接,
∵在正方形中,边长为8,
∴,
∴,
∵将沿翻折到,
∴,
∴,
∴当点三点共线时,最小,的最小值为,
故选:B.
28.如图,在矩形中,,动点分别在对角线上(点在点左侧),连接,若,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】过点作,使得,连接交于点F,交于点H,连接交于点,易证四边形是平行四边形,推出,此时取得最小值,再根据矩形的性质证明,推出,再证明,进而证明,推出,利用勾股定理求出,结合,求出,证明,推出,由勾股定理求出,再根据,得到,即可求解.
【详解】解:如图,过点作,使得,连接交于点F,交于点H,连接交于点,
∵,
∴四边形是平行四边形,
∴,
∴,
此时取得最小值,
∵四边形是平行四边形,
∴,
∴,
∵四边形是矩形,
∴,
∴,
∴,
∵四边形是矩形,
∴,,
∴,
∴,即,
∵,
∴,
∴,
∵四边形是矩形,
∴,
∴,
∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴,
∴,即的最小值为.
故选:D.
【点睛】本题考查矩形的性质,平行四边形的判定与性质,全等三角形的判定与性质,勾股定理,合理作出辅助线,构造全等三角形是解题的关键.
29.如图,在边长为4的正方形中,E是边上的一点.若,Q为对角线上的动点,则周长的最小值为( )
A.5 B.6 C.7 D.8
【答案】B
【分析】本题主要考查了正方形的性质、勾股定理、轴对称的性质等知识,熟练掌握轴对称的性质是解题关键.连接,首先解得,根据正方形的性质可知点B与点D关于直线对称,故的长即为的最小值,进而可得出结论.
【详解】解:连接,如下图,
∵四边形为正方形,且边长为4,,
∴,
∴,
又∵四边形是正方形,
∴点B与点D关于直线对称,
∴,
∴周长,
当在同一直线上时,可有,
即的长为的最小值,
∴周长的最小值.
故选:B.
30.如图,正方形的面积为18,点E在正方形内,是等边三角形,在对角线上有一点P,使的值最小,则这个最小值为( )
A. B. C.9 D.
【答案】D
【分析】本题考查了正方形的性质、轴对称最短路线问题以及等边三角形的性质,关键在于利用正方形的对称性将转化为,再根据两点之间线段最短求解.利用正方形的对称性,将进行转化,再根据两点之间线段最短求出的最小值.
【详解】解:连接,如图
四边形是正方形,所以点D关于对角线的对称点是点B,
,
,
根据两点之间线段最短,当、、三点共线时,的值最小,即的长度就是的最小值,
是等边三角形,
,
又正方形的面积为,
,
.
故选:D.
31.如图,正方形的边长为,是边上的动点,以为边向左作正方形,连接,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】延长到,使,连接,,,证明,得,根据,,得是线段的垂直平分线,则,由此得,因此当为最小时,为最小,根据“两点之间线段最短”得,据此得当点,,共线时,为最小,最小值为线的长,继而得的最小值为线的长,然后在中,由勾股定理求出即可得出答案.
【详解】解:延长到,使,连接,,,如图所示:
∵四边形是正方形,且边长为,
∴,,
∵四边形是正方形,
∴,,
∴,
∴,
∴,
在和中,
,
∴,
∴,
∵,,
∴是线段的垂直平分线,
∴,
∴,
∴当为最小时,为最小,根据“两点之间线段最短”得:,
∴当点,,共线时,为最小,最小值为线的长,
∴的最小值为线的长,
在中,,,
由勾股定理得:,
∴的最小值是,
故选:.
【点睛】此题主要考查了正方形的性质,垂直平分线的性质,全等三角形的判定与性质,两点之间线段最短,勾股定理,掌握知识点的应用是解题的关键.
【题型7 正方形中动点问题】
32.如图,在矩形中,,点与点同时出发,点从点出发向点运动,运动到点停止,点从点出发向点运动,运动到点停止,点,的速度都是,连接,设点的运动时间为.
(1)求当为何值时,四边形是正方形;
(2)求当为何值时,;
【答案】(1)8
(2)6
【分析】(1)由已知可得,由菱形的性质得出,根据正方形的判定可得出答案;
(2)由矩形的性质得,,进而证明四边形为平行四边形,然后根据菱形的判定及勾股定理即可得解.
【详解】(1)解:由已知可得,
∴,
若,四边形是菱形,
∴,
∵四边形是矩形,
∴,
∴四边形是正方形,
∴时,四边形是正方形;
(2)解:∵在矩形中,,
∴,,
由已知可得,,
∴,
∵,,
∴四边形为平行四边形,
∴当时,四边形为菱形,
∵,
∴,
∴时,四边形为菱形,
解得,
故当时,四边形为菱形,
即当时,.
33.如图,在四边形中,,,,,,点P从A点出发,以的速度向D运动,点Q从C点同时出发,以的速度向B运动,规定其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止运动.
(1)从运动开始,两点运动多长时间时,?
(2)从运动开始,是否存在某个时间,使得四边形恰好为正方形?若存在,求出运动的时间;若不存在,说明理由.
【答案】(1)从运动开始,两点运动6秒或10秒时,
(2)当时,四边形是正方形.
【分析】(1)分两种情况:①,且;②与不平行,但;
(2)设运动时间为秒,使得四边形恰好为正方形,则有,据此列出方程.
【详解】(1)解:分两种情况:
①当、运动到,则平行且等于,
∴四边形是平行四边形,此时.
设运动时间为秒,则,
,
,
解得,
即时,;
②当、运动到,时,满足,过,分别作于,于,
∵,,
∴,,
∴,四边形是矩形,即,
∴,
同理可得四边形是矩形,
∴,
,
,
解得.
综上所述,从运动开始,两点运动6秒或10秒时,;
(2)解:设运动时间为秒,使得四边形恰好为正方形,
如图,
∵,,
∴当时,四边形为矩形,
即,解得,
此时,
∴矩形为正方形,
∴当时,四边形是正方形.
34.在边长为4的正方形中,
(1)如图1,若点从点向点运动,点从点向点运动,它们运动速度相同,当点运动到点时停止运动,点也随之停止运动.
①求证:;
②当点运动到何处时,?请加以证明.
(2)如图2,若点从点向点运动,点从点向点运动,它们运动速度相同,当点达到点时停止运动,点也随之停止运动. 在整个运动过程中,与的交点为,请求出的最小值.
【答案】(1)①见解析;②点运动到的中点处时,,证明见解析
(2)
【分析】本题考查了正方形的性质、三角形全等的判定与性质、勾股定理、三角形内角和定理,熟练掌握以上知识点并灵活运用,添加适当的辅助线是解此题的关键.
(1)①证明得出,由得出,最后由三角形内角和定理得出,即可得证;②连接,证明得出,证明点、、、四点共圆,得出,结合①中的,得出,再由平行线的性质得出,从而得出,即可得证;
(2)连接,延长到点,使,连接交于,连接,证明,得出,从而得出,则当点在点处时,的值最小,即的值最小,最后利用勾股定理计算即可得出答案.
【详解】(1)证明:由题意得:,
四边形是正方形,
,,
在和中,
,
,
,
,
,
,
;
②当点运动到的中点处时,,
理由如下:连接,
,
点为的中点,
,
,
,
四边形是正方形,
,,,
,
,
在和中,
,
,
,
,
,
,
点、、、四点共圆,
,
由①得:,
,
,
,
,
;
(2)解:如图,连接,延长到点,使,连接交于,连接,
,四边形为边长为4的正方形,
,,
由题意得:,
在和中,
,
,
,
,
当点在点处时,的值最小,即的值最小,
,
,
的值最小为.
35.如图,在四边形中,,,,,动点P从点A出发,以的速度向点B运动,同时动点Q从点C出发,以的速度向点D运动,其中一个动点到达端点时,另一个动点也随之停止运动,设运动时间为t秒.
(1)当四边形是平行四边形时,求t的值;
(2)当________时,四边形是矩形;若且点Q的移动速度不变,要使四边形能够成为正方形,则P点移动速度是________;
(3)在点P、Q运动过程中,若四边形能够成为菱形,求的长度.
【答案】(1)
(2)7;4
(3)
【分析】(1)根据平行四边形对边相等的性质得到关于t的方程即可得解;
(2)根据矩形及正方形的性质列方程求解即可;
(3)根据菱形的性质可以算得四边形成为菱形的t值,并算出、的值,再根据勾股定理可以得到的值.
【详解】(1)解:当四边形是平行四边形时,,
∴,
解得.
(2)解:若四边形是矩形,则:
,
∴,
解得:;
若四边形是正方形,则:
,
∴,
解得:,
设P点运动速度为,则由可得:
,
解得:,
∴当要使四边形能够成为正方形,则P点移动速度是;
故答案为:7;4;
(3)解:如图,
若四边形是菱形,则,
∴,
解得:,
∴,,
∵,,
∴,
在中,
.
【点睛】本题考查平行四边形、矩形、菱形、正方形的应用,勾股定理,熟练掌握平行四边形、矩形、菱形、正方形有关边的性质、勾股定理的应用是解题关键.
36.如图,在四边形中,,,,.点从点出发,沿方向运动到点,点从点出发,沿方向运动到点,点,的速度均为每秒1个单位长度.设点,的运动时间为(秒).
(1)求与之间的距离;
(2)求当为何值时,四边形是平行四边形,并求此时四边形的面积;
(3)分别过点,作于点,于点,若以,,,四个点为顶点的四边形是正方形,求的值.
【答案】(1)
(2)
(3)或
【分析】(1)过点作于点,证明四边形是矩形,求出,再利用勾股定理求出即可;
(2)先列式得出,,,要使四边形是平行四边形,只需即可,列式求解即可;
(3)先证明四边形是矩形,四边形是矩形,分两种情况:当在左侧时,当在右侧时,得出要使以,,,四个点为顶点的四边形是正方形,只需即可,分别列式求解即可.
【详解】(1)解:过点作于点,
则,
∵,
∴,
又∵,
∴四边形是矩形,
∴,
∴,
∴,
即与之间的距离为;
(2)解:设点,的运动时间为(秒),
∵点,的速度均为每秒1个单位长度.,,
∴,,,
要使四边形是平行四边形,
∵,
∴只需即可,
∴,
解得:,
此时,
由(1)可知,与之间的距离为,
∴四边形的面积为;
(3)解:∵,,,
∴,,
又∵,
∴四边形是矩形,四边形是矩形,
当在左侧时,如图,
要使以,,,四个点为顶点的四边形是正方形,
则只需,
∵与之间的距离为,
∴,
∵四边形是矩形,,,
∴,
∵,
∴,
∴,
解得:;
当在右侧时,如图,
要使以,,,四个点为顶点的四边形是正方形,
则只需,
∵与之间的距离为,
∴,
∵四边形是矩形,,,
∴,
∵,
∴,
∴,
解得:;
综上,或.
【点睛】本题考查矩形的判定与性质,平行四边形和正方形的判定,勾股定理,一元一次方程的应用等,熟练掌握相关性质与判定是解题的关键.
37.如图,点是正方形的边的中点,正方形的边长为,点按的顺序在正方形的边上以每秒的速度做匀速运动,设点的运动时间为,的面积为.
(1)直接写出点运动时,的面积;
(2)在点P运动2至4这段时间内,求y与x的函数关系式.
【答案】(1)4
(2)
【分析】本题主要考查一次函数及正方形的性质,理解题意确定动点的位置是解题关键.
(1)根据题意作出相应图形,然后利用三角面积公式求解即可;
(2)根据题意作出相应图形,然后利用割补法即可确定出函数解析式.
【详解】(1)解:点运动时,,点还在线段上,如图所示:
∴,
.
(2)解:由题意得,当时,
,,
如图所示:点在上运动,
.
38.如图1,已知在正方形中,点E、F分别在边、上运动.
【尝试探究】
(1)如图1,当点E、F分别在边、上运动,时,探究、和的数量关系,并说明理由;
【模型建立】
(2)如图2,当点E、F分别在射线、上运动,时,(1)中的结论是否成立?若成立请加以说明;若不成立,请写出它们的数量关系并加以说明;
【模型应用】
(3)如图3,已知是边长为5的等边三角形,,,以D为顶点作一个60°角,使其角的两边分别交边、于点E、F,连接,求的周长.
【答案】(1),理由见解析;(2)(1)中的结论不成立.,理由见解析;(3)10
【分析】(1)把绕点顺时针旋转至△,可使与重合,证出,根据全等三角形的性质得出,即可得出答案;
(2)把绕点逆时针旋转至,可使与重合,证出,根据全等三角形的性质得出,即可得出答案;
(3)把绕点顺时针旋转至,可使与重合,证出,进而得到,即可得的周长.
【详解】解:(1),理由如下:
如图,把绕点顺时针旋转至,可使与重合,
,
,点、、共线,
,,
,
即.
在和中,
,
,
,
;
(2)(1)中的结论不成立.,理由如下:
如图所示.
,
把绕点逆时针旋转至,可使与重合,
,
点、、在一条直线上.
,,.
又,
.
,
.
.
在和中,
,
.
.
,
,
(2)中的结论不成立,、和的数量关系为;
(3) 是边长为5的等边三角形,
,,
,
,
,,
把绕点顺时针旋转至,可使与重合,
由旋转得:,,,
,
同理得:点,,在同一条直线上,
,
,
,
,
,,
,
,
,
的周长.
【点睛】本题是四边形综合题,考查了全等三角形的性质和判定,正方形的性质,旋转的性质,等边三角形的性质等知识,解此题的关键是根据旋转的性质正确作出辅助线得出全等三角形,综合性比较强,有一定的难度.
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